Ohms lov og likestrømskretser

Hver krets du bygger — fra en enkel lommelykt til en telefonlader — følger samme grunnleggende regel som knytter sammen tre størrelser: hvor hardt batteriet skyver (spenning), hvor mye ladning som strømmer som følge (strøm), og hvor sterkt komponentene i veien motstår denne strømmen (motstand). Ohms lov, V = IR, knytter disse sammen med en proporsjonalitet enkel nok til å forutsi kretsoppførsel med bare aritmetikk, og den ligger til grunn for enhver mer avansert kretsanalyseteknikk som følger, fra serie- og parallellnettverk til vekselstrømskretsene som brukes i ekte elektronikk.

Spenning, strøm og motstand

Strøm er ladningsstrømmens hastighet. Motstand motvirker denne strømmen. For en ohmsk motstand fordobler dobbel spenning strømmen.

Serie- og parallellkombinasjoner

Motstander i serie adderes direkte. I parallell er den omvendte av den ekvivalente motstanden lik summen av de omvendte av hver gren.

Ohms lov

I en krets er spenning det elektriske presset, og strøm er ladningsstrømmen det produserer. Ohms lov sier at strømmen gjennom en motstand er proporsjonal med spenningen over den — og motstanden forteller hvor sterkt motstandenen motvirker denne strømmen.

Formelen

V = I · R

V — spenning (V): det elektriske presset over komponenten
I — strøm (A): strømmen av elektrisk ladning gjennom komponenten
R — motstand (Ω): hvor sterkt komponenten motvirker strømmen

Utarbeidet eksempel

Et batteri på 9 V er koblet over en motstand på 3 Ω. Hvor mye strøm flyter?

V = 9 V
R = 3 Ω

I = V / R
I = 9 V / 3 Ω

I = 3 A

Test deg selv

Det samme batteriet på 9 V er koblet til en større motstand på 9 Ω. Hvor mye strøm flyter nå?

3 A
Riktig svar: 1 A
81 A

Riktig! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A — tredobling av motstandenen, en tredjedel av strømmen.

Der du ser dette

En lommelykt demmer jevnt etter hvert som batteriet tømmes — mindre spenning betyr mindre press, så mindre strøm driver pæren, og svakere lys. En dimmerknapp på en stuelampe er den samme loven med en ratt: å vri den hever motstandenen i kretsen, og strømmen — og gløden — faller deretter.

Vanlige feil

Den vedvarende glippen er å behandle V, I og R som tre uavhengige innstillinger — det er de ikke: batteriet fastsetter spenningen, komponenten fastsetter motstandenen, og strømmen er konsekvensen, I = V / R. Bytt en motstand på 3 Ω mot 9 Ω over det samme 9 V-batteriet, og strømmen faller fra 3 A til nøyaktig 1 A — tredobling av motstandenen, en tredjedel av strømmen. En annen feil er å forestille seg at strømmen blir svakere etter hvert som den går rundt sløyfen; strømmen er én enkelt verdi satt av hele kretsen.

Hvordan det henger sammen

Dette er vokabularet hele kretsmodulen snakker — spenning som press, strøm som strømning, motstand som motstand — og enhver senere regel reduseres til den. Kirchhoffs lover, neste, tar denne enkeltmotstand-relasjonen og anvender den på knutepunkter og sløyfer, slik at kretser med grener kan løses i stedet for bare å beundres.